E 3

Universität - GH Essen
Fachbereich 7 – Physik 20.9.01
PHYSIKALISCHES PRAKTIKUM FÜR ANFÄNGER
Versuch:
1.
E 3 - Wechselstrom
Grundlagen
Wechselstromkreis mit Widerstand, Kapazität, Induktivität; Blind-, Wirk- und
Scheinwiderstand; Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung; komplexer
Widerstand, Impedanz; evtl. Darstellung im Zeigerdiagramm, Darstellung von
Phasenverschiebungen mit Hilfe von Lissajous-Figuren auf dem Oszilloskop;
Hochpaß; Tiefpaß; Filter.
Literatur
W. Walcher,
F. Kohlrausch,
Gerthsen-Kneser-Vogel,
Alonso/Finn
Dieter Zastrow,
Böttle/Friedrichs,
Praktikum der Physik
Praktische Physik 2
Physik, insbes. Kap. 7.5.3
Physik
Elektrotechnik (XVP/1682)
Mathematische und elektrotechnische Grundlagen
(XVP/1658)
2.
Experiment
Geräte:
Sinusgenerator CFG 280
Oszilloskop
Induktivitäten
Kapazitäten
Widerstände.
Führen Sie zu jedem Versuchsaufbau eine Dimensionierungsüberlegung
durch (Frequenzbereich 10 Hz ... 105 Hz, L = 9 mH).
2.1a)
Bauen Sie einen Hochpaß auf. Jede Gruppe wähle eine andere Grenzfrequenz
zwischen 0.2 und 20 KHz aus.
Messen Sie in 2.1a) den Quotient aus Ausgangsspannung und Eingangsspannung in
Abhängigkeit von der Frequenz. Achtung: Gegebenenfalls müssen beide
Spannungen gemessen werden, da bei zu kleinen ohmschen Widerständen im
Schaltkreis die Eingangsspannung variiert ! Warum?
2.1b)
Bauen Sie folgenden Filter auf:
Jede Gruppe wähle eine andere Durchlaßfrequenz zwischen 0.2 und 20 KHz. Aus
der Frequenz ergibt sich die Dimensionierung der Bauteile. Die Messung erfolgt
entsprechend 2.1a). Messen Sie immer Eingangsspannung und
Ausgangsspannung! Warum?
2.2)
Schalten Sie einen kapazitiven, einen induktiven und einen Ohm´schen Widerstand
in Reihe. Bestimmen Sie den Scheinwiderstand und die Phasenverschiebung in
Abhängigkeit von der Frequenz mit Hilfe einer Lissajous´schen Figur. Justieren Sie
den Leuchtpunkt des Oszillographen so, daß dieser ohne Signaleingabe genau in der
Mitte des Schirms steht. Ermitteln Sie dann folgende Amplituden URo, Uo, URo`,
Uo`, siehe Zeichnung.
X
Y
L
C
R
L = 9 mH, C = 2,2; 3,3; 4,4 µF, R = 47 Ω
3.
Auswertung
Stellen Sie die Meßergebnisse aus 2.1a) und 2.1b) als Quotient der Ausgangsspannung und Eingangsspannung in Abhängigkeit von der Frequenz graphisch
(doppeltlogarithmisch) dar. Führen Sie zu 2.1a) und 2.1b) einen quantitativen Vergleich mit den berechneten Werten durch.
Frage zu 2.1a): Wie sieht ein Tiefpaß mit denselben Bauelementen aus?
Bestimmen Sie in 2.2) experimentell und theoretisch den Scheinwiderstand und
die Phasenverschiebung in Abhängigkeit von der Frequenz. Stellen Sie die erhaltenen Werte graphisch dar und zeichnen Sie in die graphische Darstellung Fehlerbalken ein. (Dazu ist eine Fehlerrechnung erforderlich)
Zusätzliche Hinweise zur Durchführung des Versuchs:
1) Wählen Sie möglichst große Signalamplituden!
2) Bestimmen Sie die Frequenzen und Amplituden mit "größtmöglicher
Auflösung"!
3) Überprüfen Sie bei 2.2 den Leuchtpunkt ohne Signaleingabe!